基于准直线的新型速度平滑算法研究.docx

基于准直线的新型速度平滑算法研究lihan导语：随着运动控制系统的开展，一些相对复杂的控制算法相继在控制加工系统中得到应用，使得轨迹运动的速度和精度不断的进步。随着运动控制系统的开展，当代控制系统的功能越来越强大，一些相对复杂的控制算法相继在控制加工系统中得到应用，使得轨迹运动的速度和精度不断的进步。在高速运行经过中，要求控制系统对轨迹运动进展平滑的控制，以防止较大的冲击影响加工质量，本文提出了一种新型的具有“前瞻准直线功能的速度平滑算法，可以有效地减少冲击，进步加工速度和精度。所谓“前瞻就是在加工经过中向前观察一段间隔，通过拐弯点以及速度允许条件判定其是否是准直线，然后根据s型速度曲线进展粗插补、精插补计算。拐点判别align=center图1曲率半径/align如图1，假设p1、p2、p3为一条轨迹中的三个点，这三个点可以确定一个圆，该圆的半径作为p2点曲率半径，可以根据三点的坐标然后根据半径和最大加速度作为向心加速度，求该曲率半径下的允许速度:aa=vc/delt_t2/r;vc=sqrtraadelt_t在拐点允许速度、vh、曲率半径允许速度中取最小值，作为该点的速度。向心加速度也可以分解为x、y两个方向上的分加速度。是和之间的夹角，ci=1/ri是pi点的曲率，给出判定高曲率点的标准如下，此处的高曲率点作为第一类速度拐点1在拐点的位置处需要降速:aci>ci-1和ci>ci+1;b90°c>90°。假如点pi同时知足标准a和b，可以断定此点是一个锋利拐点;假如pi同时知足标准a和c，可以断定此点是一个高曲率点但不是锋利拐点。非锋利拐点有可能包含在准直线段内，而锋利拐点一定是降速点。align=center图2拐点和准直线/align准直线概念准直线段的定义:两拐点或者起始点与拐点之间各线段的组合。在准直线段内，所有两条线段的交点速度都小于允许速度，因此，可以作为一条直线来对待和计算。描绘准直线的重要参数:起始速度v0、末速度ve、长度直线内各线段长度之和，当这三个参数确定后，可以唯一确定与其对应的s型速度曲线。如图2中p1p4就是一条准直线，其长度l=l1+l2+l3。直线段是准直线段的特例。准直线段的平安性:当一条准直线段的末速度为最小速度v0时，那么这条准直线是平安的，不会由于后续的准直线衔接不上导致冲击，至多会引起停顿。准直线段的合并:前一条准直线段的末速度即是后一条准直线段的初速度。对后一条准直线段来讲，假设其长度l不能知足从其初速度vo按照降速模型降至其末速度ve，那么改准直线段必须与前一条准直线段合并成一条新的准直线段。假设l4不能知足从其初速度vo降速到其末速度ve,那么p4p5与前一条准直线段p1p4合并成一条新的准直线段p1p5，该准直线段的初速度vo、末速度为ve、长度l=l1+l2+l3+l4。任意一条准直线段，只要其末速度ve>v0，都有可能与后一条准直线段合并。合并经过是一个倒推经过，直到知足降速模型。该倒推经过是针对准直线段，与以前的算法相比，大大进步效率。计算vt，在pi点处速度大小不变，方向发生了变化即产生了v，v=vtsin/22，可得:=将aa带入at，求出vt，t=1ms;判定:ifvtvh,那么vt为该点的许用速度vcvt，该点为拐点;elsevtvh该交点不是拐点，通过曲率半径计算出许用速度，两者取最小值作为该点的许用速度vc。当两直线段交点处的允许速度vc大于或者即是最大速度vh，那么该交点不是拐点，如图2中p2和p3;根据初速度vo或者当前速度v1、及两直线段交点的允许速度vc插补算法定时插补算法定时插补粗插补算法是通过对加速度，速度的递推计算出当前段的速度，根据定时delta_t,得出来delta_lv×delta_t,对准直线用剩余间隔来验算降速触发点，降速点的触发经过如图3所示。align=center图3用剩余间隔来验算降速触发点/align粗插补算法粗插补算法即为等长分割，就是处理通过定时分割后得到的间隔lixi,yi,准直线长度为l=li，就是对li进展m等分，每段定长为l的话，即对x方向进展了mx等分，对y方向进展了my等分。li=vit，如图4所示，定时分割完以后形成v1,v2,v3的速度图，定长分割后将v1和v2之间也进展了细分，细分后的速度记为v11,v12,v1m。根据公式，根据公式求出：计算v2，v3之间的速度值。align=center图4粗插补速度图/align实验结果如图5所示，实验中采用的参考数据为aa=1000;ad=-1000;vsa=2000;vsd=2000;delt_t=0.001;vh=5000;ja=aa×aa/2×vsa;jd=ad×ad/2×vsd;编程使用c/c+基于vc6.0的环境，通过软件生成g代码下载到mpc05卡。align=center图5速度曲线/align从图5中明显看出速度到达了很好的平滑，图5中有六条准直线，因此就存在六条s型速度曲线。通过在电机齿轮上的测试，机械振动有了很明显的改善，无明显冲击。实验证实该算法可以很好的减小机械振动，进步机械切割的精度和质量，在算法的误差分析方面还有待进一步的研究。0